高精密微驅動裝置設計

❶ 機器人用與醫學方面的資料

醫療機器人是目前國外機器人研究領域中最活躍、投資最多的方向之一，其發展前景非常看好。近年來，醫療機器人技術引起美、法、德、意、日等國家學術界的極大關注，研究工作蓬勃興起。二十世紀九十年代起，國際先進機器人計劃(IARP)已召開過多屆醫療外科機器人研討會DARPA己經立項，開展基於遙控操作的外科研究，用於戰傷模擬手術、手術培訓、解剖教學。歐盟、法國國家科學研究中心也將機器人輔助外科手術及虛擬外科手術模擬系統作為重點研究發展的項目之一在發達國家已經出現醫療外科手術機器人市場化產品，並在臨床上開展了大量的病例應用研究。隨著科學技術的發展, 特別是計算機技術的發展, 醫用機器人在臨床中的作用越來越受到人們的重視。外科手術輔助導航系統作為外科醫生的第三隻眼, 可以讓手術醫師看到手術部位的內部結構, 避免了因醫生經驗不足而造成的手術失誤, 使手術更安全、更可靠、更精確、更科學, 具有極其廣闊的應用前景。現在, 它已經成功地應用到神經外科、整形外科、泌尿科、脊椎、耳鼻喉科、眼科、膝關節切除以及腹腔鏡等眾多領域中。由此, 依靠醫學成像、微裝置、感測器、計算機和機械手等的輔助, 從一個開放的、完全的人工手術到輔助醫生進行最小侵入性手術。另外, 醫生在選擇最佳的手術路徑、執行復雜的外科手術和提高手術的成功率等方面也受益匪淺。微創外科手術(MIS)技術興起於20世紀80年代,一般也稱為介入式手術。它藉助於各種視覺圖像設備和先進靈巧的手術器械裝備,將手術器械經過小切口進入人體進行治療或診斷。與傳統開放性手術相比,微創手術具有創傷小,可減輕患者痛苦、術後恢復快、有利於提高手術質量和降低醫療社會成本等諸多優點。因此,受到醫生和患者的普遍歡迎,是外科手術發展的必然趨勢。腹腔鏡微創外科手術作為微創手術的代表,是對傳統開放性手術的一次重大變革。然而腹腔鏡手術在手術中也存在一些問題。如由醫生在手術台前操作器械進行手術時,醫生的手與所操作的器械末端的距離一般有400～500mm,長時間准確把握手術器械會使醫生感到非常 疲勞,另外,由於醫生手部的顫抖而傳遞到器械末端的誤差也會隨之增大。而利用機器人技術就可以很好的解決上述問題。因為機器人具有定位準確、大大減低工作強度等優勢,而且,它還可以通過軟體編程實現消顫、提高手術精度。微創外科手術機器人與傳統的工業機器人在結構上相比,系統針對性更強,通常一種結構只適用於一種手術操作。對於主從式機器人,在手術中,手術醫生的決策通過主手傳遞到從手,通過監視從手的運動情況,調整或修正控制以達到預期的結果,實現微創手術。由於從手系統直接作用於患者,它的性能高低直接影響整個系統的性能、手術的質量、以及系統的安全性等等。隨著計算機技術的不斷發展, 微型計算機無論從計算速度還是從內存容量上都可以滿足手術導航系統的要求。在我國, 開發基於微型計算機的小型化、低成本、高精度的手術導航系統將是一個發展趨勢。1、 文獻綜述3.1 醫療機器人與其它機器人相比，醫療機器人具有以下幾個特點：①其作業環境一般在醫院、街道、家庭及非特定的多種場合，具有移動性與導航、識別及規避能力，以及智能化的人機交互界面。在需要人工控制的情況下，還要具備遠程式控制制能力。②醫療機器人的作業對象是人、人體信息及相關醫療器械，需要綜合工程、醫學、生物、葯物及社會學等各個學科領域的知識開展研究課題。③醫療機器人的材料選擇和結構設計必須以易消毒和滅菌為前提，安全可靠且無輻射。④以人作為作業對象的醫療機器人，其性能必須滿足對狀況變化的適應性、對作業的柔軟性，對危險的安全性以及對人體和精神的適應性等。⑤醫療機器人之間及醫療機器人和醫療器械之間具有或預留通用的對接介面，包括信息通訊介面、人機交互介面、臨床輔助器材介面以及傷病員轉運介面等。從技術上講醫療機器人的發展是建立在以下幾種基本技術的基礎上：它們是機械設計與製造技術、感測器應用技術、自動控制技術、驅動器技術、人機交互技術。根據用途醫療機器人大致可以分為救援機器人、手術機器人、轉運機器人和康復機器人。手術機器人在具備了機器人的基本特點同時，還有其自身的選位準確、動作精細、避免病人感染等特點。在血管縫合手術時，人工很難進行細於1 mm以下的血管縫合，如果使用手術機器人，血管縫合手術可以達到小於0.1 mm的精度；用手術機器人進行手術避免了醫生直接接觸患者的血液，大大減少了患者的感染危險。商業化的手術機器人最早出現在1994年，由美國Computer Motion公司研製，實質上是一種聲控腹腔鏡自動「扶鏡手」，命名為AESOP。手術機器人於1997年3月在比利時布魯塞爾St Pierre醫院完成了第一例腹腔鏡手術——膽囊切除術。1998年，ComputerMotion公司研製的Zeus系統、Intuitive Surgical公司研製的da Vinci系統和endoVia公司研製的Laprotek系統分別獲得了成功。這三個系統均由三大部分組成：醫生操縱台、機械手和內鏡裝置。Zeus系統採用純信號方式實現醫生操縱台對機器臂的控制，在傳輸距離上不受視頻延遲的影響。Zeus系統於2001年9月首次成功實現了跨大西洋(美國紐約-法國斯特拉斯堡)的機器人腹腔鏡膽囊切除術。目前，手術機器人不僅完成了普外科，還有腦神經外科、心臟修復、膽囊摘除、人工關節置換、泌尿科和整形外科等方面的手術。盡管如此，手術機器人還有許多方面需要不斷的完善和改進，通過增加「人造視野」系統，可在手術過程中監視術野，輔助術者做出判斷，增加手術的安全性；用軟體來處理觸覺和視覺圖像的整合、分割和合成；提供穩定的觸覺控制，識別不同的人體組織，進行關鍵解剖結構的圖像識別和圖像分割；具有良好的觸覺反饋和位置覺。微型機電技術的不斷深入發展為微小型機器人甚至納米機器人提供了技術支持,它可以直接進入人體器官內部進行工作,完成組織取樣、血管疏通、葯物定點放置、微型手術和細胞操作等普通醫療技術和手段無法完成的工作。目前，國外正在研製和開發體內自主行走式診斷治療、體內微細手術和體內葯物直接投放微型外科手術機器人。醫生用注射器將微型機器人推入人體內部,由它所攜帶的微生物感測器對人體組織進行檢測，當發現有病變組織時,微型手術機器人對病變組織進行直接手術和葯物注射治療。哈爾濱工業大學機器人研究所成功研製出納米級精密定位系統,在這個系統支持下的納米級高精密微驅動機器人,能對細胞和染色體進行「顯微手術」。納米級機器人可在人體微觀世界行走,隨時清除人體中的一切有害物質,修復損壞的基因,激活細胞能量,使人不僅僅保持健康,而且延長壽命。醫療機器人將機器人技術應用到醫療領域，極大的推動了現代醫療技術的發展，是現代醫療衛生裝備的發展方向之一。隨著科學技術的不斷更新、社會的老齡化和現代戰爭的高技術化，以及醫療技術的發展，各療機器人及其輔助醫療技術將得到更深入而廣泛的研究和應用,促進醫療機器人技術的快速發展。3.2 空間定位技術在計算機輔助導航系統中, 空間定位是整個系統的關鍵, 直接關繫到整個系統的精度和計算機輔助手術的成敗。其作用就是實時測出手術器械的空間位置和姿態, 根據定位感測器的不同, 可分為機械定位、超聲定位、電磁定位和光學定位法。 （1）機械定位機械定位是手術導航系統最初的定位方法, 屬於無源定位。定位用機械手至少應有6 個自由度, 且每個關節均有編碼器。和機械手相聯的手術器械的位置和旋轉, 能夠通過機械手的幾何模型和關節編碼器的瞬時值計算出來，典型精度為: 2～3 mm。機械手定位的優點是不會被阻塞, 不會被障礙遮擋, 同時可在特定位置夾住或放置手術器械。缺點是在手術中較為笨拙, 施加在機械手上的壓力可使數據發生變化, 同時存在固定裝置和制動器的位移誤差。機械定位常用於無臂系統的標定和檢查。 (2) 超聲定位通過測量超聲波的傳播時間來測量超聲波發射器與接收器間的距離。在手術器械上放置N (至少大於3) 個發射器, 即可計算出手術器械的位置和姿態。該系統的絕對精度一般為5mm。超聲波定位的主要問題在於溫度對超聲波的影響、空氣位移、空氣非均勻性以及發射器的大尺寸等。 (3) 電磁定位在電磁定位系統中, 每個電磁產生線圈定義一個空間方向, 3 個線圈確定三個空間方向, 然後再根據已知的相對位置關系就可以對目標的空間位置進行定位。電磁定位系統的精度為2mm。電磁定位的精度較高, 又屬於非接觸式定位。但系統磁場對工作空間中的任何金屬物體的引入都很敏感。 (4) 光學定位光學定位是目前手術導航系統中的主流定位方法。以CCD 攝像機作為感測器,測量目標為安裝在手術器械上的幾個紅外發光二極體, 通過紅外發光二極體的空間位置, 計算出手術器械的位置和姿態。根據所用攝像機的不同, 光學定位可分為線陣CCD和面陣CCD兩種。面陣CCD 測量系統由兩個面陣CCD 攝像機組成, 採用標准鏡頭, 在圖像中的每個光點定義了空間的一個投影線, 採用空間兩個攝像機可計算其對應投影線的交點, 獲得點的三維坐標。線陣CCD 測量系統採用柱面鏡頭, 利用3 個相對位置固定的線陣CCD 構成, 被測點與鏡頭的節點軸確定的平面與敏感元件垂直相交處為被測點所成的像, 通過3 個確定的平面相交可以確定被測點的空間位置。由於線陣CCD的解析度可以做得很高(4096) , 其空間解析度就很高, 典型的線陣CCD 導航系統精度在0. 5 mm 以內, 而面陣CCD 系統的典型精度為1mm。光學定位系統的優點是精度高, 處理靈活方便,但易受術中手的遮擋、周圍光線及金屬物體鏡面反射的影響。3.2 虛擬現實技術虛擬現實,簡稱VR技術（英文名為Virtual Reality）.這一名詞是由美國VPL公司創建人拉尼爾在20世紀80年代初提出的，我國著名科學家錢學森將它翻譯為「靈境技術」它是將模擬環境、視景系統和模擬系統合三為一，並利用頭盔顯示器、圖形眼鏡、數據服、立體聲耳機、數據手套及腳踏板等感測裝置，把操作者與計算機生成的三維虛擬環境鏈接在一起。操作者通過感測器與虛擬環境交互作用，可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，並按照自己的意願去改變的虛擬環境被稱之虛擬現實。

❷ 數控機床工作台的設計誰會

現代工業應用領域中，對精密移動工作台提出了不同的要求。而光纖通信領域的精密移動工作台大多要求是組裝式的，由X、Y兩個方向的精密移動機構組裝成二維精密移動工作台：由X、Y、Z三個方向的精密移動機構組裝成三維精密移動工作台等。由於裝配件的接觸面精度、剛度以及各運動件相對運動都會影響工作台的精度，使得現有的三維精密移動工作台的精度達不到使用要求。為了滿足光纖通信領域的使用要求必須設計一個在三個方向上微調行程為15～20mm、精度在0.003mm內的三維精密移動工作台。
1 整體設計
根據使用要求，所設計的三維精密移動工作台應滿足規定的行程范圍、精度、靈敏度的要求：同時還要工作性能穩定可靠，消除空回，減小誤差。設計中採用組裝式的，其三個方向是相互垂直的，所以從下至上三個方向上主動件和從動件的運動方向可設定為笛卡兒坐標系中的X、Y、Z三軸向。由於X、Y、Z各方向的配合面以及裝配關系直接影響到整體運行的精度，故對各裝配面以及運行部件的接觸表面都要求保持相應的精度。
結構設計
三維精密移動工作台主要由支撐裝置、微位移驅動讀數裝置、承重及微位移機構、連接裝置幾部分組成。微位移驅動讀數裝置、承重及微位移機構的選擇和設計對整個產品的設計起著舉足輕重的作用。主要是採用螺旋微動裝置驅動，分劃筒讀數裝置示數，以及滾動摩擦導軌進行導移。也就是說，整個三維精密移動工作台由支撐裝置——底座、底板，微位移驅動讀數裝置，承重及微位移機構——三維方向上的滑板、導軌，以及連接裝置——直角固定塊等組成。
設計原則和設計原理
在幾何量測量儀器設計長期實踐的基礎上，形成了一些帶有普遍性的或在一定場合下帶有普遍性的設計原則和設計原理。這些設計原則和設計原理，根據不同儀器設計的具體情況，作為儀器設計中的技術措施，在保證和提高儀器精度、改善儀器性能、以及降低儀器成本等方面帶來了良好的效果。因此，如何在儀器的總體方案中遵循或恰當地運用這些原則和原理，便是儀器總體設計階段中應當突出考慮的一個內容。在本設計中，為了減少阿貝誤差的影響，在底座的設計中盡量保證主動件與從動件之間運動的線性關系，導軌的結構設計及其工藝上盡量保證導軌有較好的運動直線性。採用螺旋微位移驅動讀數裝置，遵循測量鏈最短原則，盡量使測量環節最少，從而減少誤差、提高整體機構的精度。
螺旋測微原理是指螺旋運動的直線位移與角位移成比例的原理。其套筒上刻有上、下兩排刻線，同排刻度線間距為1mm，上下兩排刻線錯開0.5mm，即與測微絲杠的螺距相等。微分筒上刻有50等分刻線，當它旋轉一周時，絲杠位移0.5mm：轉動一格，絲杠移動0.01mm。所以螺旋測微器的分度值為0.01mm，靈敏度為0.001mm。

圖1 運動件長度計算簡圖
2 關鍵部件的設計
三維精密移動工作台的關鍵部分主要是滾動摩擦導軌，微位移驅動讀數裝置和彈簧拉力裝置。分珠簧片是其中最關鍵的零件。由圖1可知 L=e+l+ab (1)
而 ab=a'b'=a'c+cb'=e+cb' (2)

因為滾珠中心的線速度Vr與運動件速度Vm的關系為 Vr=Vm/2 (3)
則 cb'=Smax/2 (4)
因此 L=2e+l+(Smax/2) (5)

上式表明當行程為Smax時，運動件的最短長度由式(5)可求，當行程取最大位移為30mm，l為兩滾珠間的中心距，為了保證承載能力，該三維精密移動工作台每邊選4個鋼球，l可取中間兩個或兩邊兩個鋼球之間的距離。e為保險量，用簧片隔離固定，故兩邊兩球的e可選5mm。 由式(5)可得 l=L-2e-(Smax/2)=55mm (6)
則簧片的總長可設計為 L'=l+2e=65mm (7)

3 精度分析
精度是儀器的一項重要技術指標，儀器的精度分析是儀器設計中的重要一環，通常它是在設計過程中始終應考慮的一個主要問題。這里的精度分析，既指儀器各零、部件誤差的合成，也指儀器設計中公差的分配和主要技術條件的確定，甚至還包括考慮為進一步減小儀器誤差而需採取的技術措施：如誤差的調整方法，補償件的設計等。如圖2所示，三維精密移動工作台由以下3個組成環實現上述原理方案。

圖2 測量原理圖
圖3 分厘卡讀數原理圖

誤差來源
三維精密移動工作台是為了解決某些精度較高的測量問題而設計製造的儀器。主要用來測量一定范圍空間內的長度或距離等。其是以分厘卡驅動定位和坐標測量為基礎的絕對測量儀器。它以長度基準元件與被測長度(或距離)相比較，從而確定被測量的大小。測量時，首先在讀數裝置——微分筒上讀出第一個讀數，然後旋動分厘卡驅動滑板，對准工件後，再在讀數裝置上讀出第二個讀數，兩讀數之差便是工件的被測尺寸。其測量方程式為
L=b-a
式中：L為被測尺寸：b為第二次讀數：a為第一次讀數。
X、Y、Z三軸向上分厘卡，是採用螺旋測微方法進行直接讀數的。因此其測量方程為
µ=x
根據分厘卡的讀數原理，如圖3所示，誤差主要有螺距誤差1µm，測微讀數誤差∆r，一般認為讀數誤差是儀器讀數的1/10，分厘卡最小讀數為10µm，即∆r=t/10=1µm。
精度分析
由上述誤差分析可得三維精密移動工作台的總體誤差為：
x方向上：∆SX測微螺距的加工誤差、∆rX分厘卡的讀數誤差、∆X2第二維上X方向上的誤差、∆X3第三維上X方向上的誤差。
∆limX=±(∆2SX+∆2rX+∆2X2+∆2X3)½=±1.581µm
同理求得
∆limY=±(∆2SY+∆2rY+∆2Y2+∆2Y3)½=±1.581µm
∆limZ=±(∆2SZ+∆2rZ+∆2Z2+∆2Z3)½=±1.581µm
則三維精密移動工作台儀器總的測量誤差為
∆lim=±(∆2limX+∆2limY∆2limZ)½=±2.793µm

❸ 工業機器人設計流程

機器人家上了解到，工業機器人是一種自動化程度很高的機械產品，其設計流程即應該符合機械產品設計的一般流程，又具有其特殊性。
這里主要討論工業機器人的機械繫統設計，並且關注的是其設計流程，工業機器人機械繫統的設計階段可大致分為總體設計和詳細設計。
機械繫統總體設計是機器人設計的關鍵階段，很大程度上決定了產品的技術性能、經濟指標、外觀造型。
總體結構設計可分為功能原理設計和結構總體設計兩個階段，主要內容包括功能設計、原理方案設計、總體布局、主要技術參數的確定及技術分析等內容。
對於機器人來說其機械繫統總體設計主要內容有：確定基本參數、選擇運動方式、手臂配置形式（構型）、驅動方式和機械結構設計等，具體如下：
（1） 根據機器人工作任務和目的來確定機器人本體的基本構型、驅動和控制方式、自由度數目。
（2） 根據機器人的共作任務、工作場地的空間布置等來確定機器人的工作空間。
（3） 根據機器人的工作任務來對機器人進行動作規劃、制定各自由度的工作節拍、分配各動作時間，初步確定各自由度的運動速度。
（4） 根據機器人的工作空間，初步確定機器人各部分（各臂）的長度尺寸。
（5） 對機器人進行初步受力分析，根據受力分析結果及各關節的運動速度， 選擇各關節驅動部件的基本參數（電動機和減速器的選型計算），對於速度較低的可以進行靜力（ Statics）分析，對於速度較高的機械，各構件的慣性力影響比較大，要進行動力學分析（Dynamics）。
（6） 根據工作要求確定機器人的定位精度。定位精度取決於機器人的定位方式、運動速度、控制方式、機器人手臂的剛度等。
（7） 根據技術要求等確定各零件的材料和結構及加工工藝；然後驗算各構件的機械強度、驅動功率和最大負載重量，驗算機器人各關鍵部件的使用壽命。初步確定各構件的機械結構。
（8） 把機器人機械繫統總體設計編寫成文，編制技術（設計）任務書，並繪制系統總圖（草圖）、簡圖（草圖）。
經過以上過程，完成了機器人機械繫統的總體設計，接下來還需要對機器哦人機械繫統進行像是設計計算，過程如下：
（1） 對關鍵零部件的結構進行詳細設計，並對主要零部件結構、材料、關鍵工藝進行實驗。
（2） 編寫設計計算說明書，繪制主要零部件草圖。
（3） 全部零件設計及編制設計文件。 以上是工業機器人機械繫統設計的一般流程，通過本階段的設計和計算，可以初步確定機器人各構件的結構、材料、工藝的要求等，完成設計算及必要的實驗，完成編制全部構件的圖樣和設計文件。
此外，以上各步驟常需要互相配合、交叉進行。設計工作也需要多次修改，逐步逼近，一遍設計出技術先進可靠、經濟合理造型美觀的工業機器人。
在機器人的總體參數完成之後，就可以進行機器人驅動系統的設計計算了，驅動系統的設計除了確定驅動方式外，還需要確定驅動系統的具體參數。
在選擇伺服電機和精密減速之前，還需要清楚工業機器人對驅動電機的要求，以便根據要求選擇機器人的伺服電機和精密減速器，工業機器人對伺服電機的要求有：
（1） 快速性。伺服電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的動作的時間要短。響應信號的時間越短，電機私服系統的靈敏性越高，快速響應性越好，一般是以伺服電機的機電時間常數的大小來說明伺服電動機快速響應的性能。
（2） 伺服電機的啟動轉矩與電動機本身慣量之比大。在機器人驅動負載時，要求機器人伺服電機驅動力矩大，轉動慣量小。
（3） 控制特性的連續性和直線性。隨著控制信號的變化，電動的轉速能夠連續的變化，有時候還需轉速與控制信號成正比或近似正比。
（4） 調速范圍寬。能應用與1:1000—1:10000的調速范圍。
（5） 體積小、質量小、軸向尺寸小。
（6） 能經受起苛刻的運行條件，可進行頻繁的正反轉和加減速運行，並能在短時間內有較好的過載能力。 機器人的減速器應具有剛度大、輸出轉矩高、減速比范圍大，回程間隙小、潤滑好等特點。 當前RV減速器、諧波減速器、擺線針輪減速器、行星齒輪減速器等均可以用於工業機器人，其中具有扁平結構的高精度減速器更符合工業機器人的要求而廣泛應用於工業機器人中。

❹ 高剛性直接驅動設計是什麼意思

高剛性的含義：
機械學中，剛性是指物體抵抗變形的能力，也就是容易不容易變形。
高剛性是指其在外力作用下，不容易變形，容易保持原來的形狀。

直接驅動：該詞彙常用的含義是，由電機不經過減速器，直接連接機械負載部件。直驅電機通常其轉速可控，轉速低，扭矩大，扭力大。而普通電機的轉速往往很高，扭矩不足，必須經過減速器提高扭矩、降低轉速，方可用於帶動負載。

高剛性用於形容電機的話，【個人猜想】也可以理解為在外力作用下，施加外力時，部件抗變形能力強，即使負載突然變大，其轉速也不輕易下降，就是功率裕量更大。

兩者結合起來，就是該設備使用了不易變形的材料和結構，利用直接驅動動力源進行工作……

❺ 小提升高度的自動扶梯其驅動裝置一般安裝

驅動方式：一般分為雙速和變頻，雙速就是星三角轉換驅動非同步曳引機。
變頻既有非同步也有同步。最常見的是星三角非同步扶梯。
驅動裝置安裝：安裝在扶梯的上機房 就是你做扶梯上樓的 上層蓋板下部。

❻ 三坐標測量儀還有哪幾種方式可以轉到(A90º B180º)的位置

簡單地說,三坐標測量機就是在三個相互垂直的方向上有導向機構、測長元件、數顯裝置，有一個能夠放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，測頭可以以手動或機動方式輕快地移動到被測點上，由讀數設備和數顯裝置把被測點的坐標值顯示出來的一種測量設備。顯然這是最簡單、最原始的測量機。有了這種測量機後，在測量容積里任意一點的坐標值都可通過讀數裝置和數顯裝置顯示出來。測量機的采點發訊裝置是測頭，在沿X，Y，Z三個軸的方向裝有光柵尺和讀數頭。其測量過程就是當測頭接觸工件並發出采點信號時，由控制系統去採集當前機床三軸坐標相對於機床原點的坐標值，再由計算機系統對數據進行處理。

❼ 設計已螺旋輸送機的驅動裝置設計說明書

計算內容 計算結果
一， 設計任務書
設計題目：傳送設備的傳動裝置
（一）方案設計要求：
具有過載保護性能（有帶傳動）
含有二級展開式圓柱齒輪減速器
傳送帶鼓輪方向與減速器輸出軸方向平行
（二）工作機原始數據：
傳送帶鼓輪直徑___ mm,傳送帶帶速___m/s
傳送帶主動軸所需扭矩T為___N.m
使用年限___年，___班制
工作載荷（平穩，微振，沖擊）
（三）數據：
鼓輪D 278mm，扭矩T 248N.m
帶速V 0.98m/s，年限 9年
班制 2 ，載荷 微振
二.電機的選擇計算
1. 選擇電機的轉速：
a. 計算傳動滾筒的轉速
nw= 60V/πd=60×0.98/3.14×0.278=67.326 r/min
b.計算工作機功率
pw= nw/9.55×10³=248×67.326/9.55×10³=1.748Kw
2. 工作機的有效功率
a. 傳動裝置的總效率
帶傳動的效率η1= 0.96
彈性聯軸器的效率η2= 0.99

滾筒的轉速
nw=67.326 r/min
工作機功率
pw=1.748Kw

計算內容 計算結果
滾動軸承的效率 η3=0.99
滾筒效率 η4=0.96
齒輪嚙合效率 η5=0.97
總效率 η=η1×η2×η34×η4×η5²=
0.95×0.99×0.994×0.96×0.97²=0.816
c. 所需電動機輸出功率Pr=Pw/η=1.748/0.816=2.142kw
3. 選擇電動機的型號：
查參考文獻[10] 表16-1-28得 表1.1
方案
號 電機
型號 電機
質量
(Kg) 額定
功率
(Kw) 同步
轉速(r/min) 滿載
轉速
(r/min) 總傳
動比
1 Y100L1-4 34 2.2 1500 1420 21.091
2 Y112M-6 45 2.2 1000 940 13.962
根據以上兩種可行同步轉速電機對比可見，方案2傳動比小且質量價格也比較合理，所以選擇Y112M-6型電動機。
三.運動和動力參數的計算
1. 分配傳動比取i帶=2.5
總傳動比 i=13.962
i減=i/i帶=13.962/2.5=5.585
減速器高速級傳動比i1= =2.746
減速器低速級傳動比i2= i減/ i1=2.034
2. 運動和動力參數計算:

總效率
η=0.816

電動機輸出功率
Pr=2.142kw

選用三相非同步電動機Y112M-6
p=2.2 kw
n=940r/min
中心高H=1112mm,外伸軸段D×E=28×60

i=13.962
i12=2.746
i23=2.034

P0=2.142Kw

計算內容 計算結果
0軸(電動機軸):
p0=pr=2.142Kw
n0=940r/min
T0=9.55103P0/n0=9.551032.119/940=21.762N.m
Ⅰ軸(減速器高速軸):
p1=p.η1=2.1420.95=2.035Kw
n1= n0/i01=940/2.5=376
T1=9.55103P1/n1=51.687 N.m
Ⅱ軸(減速器中間軸):
p2=p1η12=p1η5η3=2.0350.970.99
=1.954 Kw
n2= n1/i12=376/2.746=136.926 r/min
T2=9.55103 P2/n2=136.283N.m

Ⅲ軸(減速器低速軸):
p3=p2η23= p2η5η3=1.876 Kw
n3= n2/i23=67.319 r/min
T3=9.55103 P3/n3=266.133 N.m
Ⅳ軸(鼓輪軸):
p4=p3η34=1.839 Kw
n4= n3=67.319 r/min
T4=9.55103 P4/n4=260.884 N.m
四.傳動零件的設計計算
(一)減速器以外的傳動零件
1.普通V帶的設計計算
(1) 工況系數取KA=1.2
確定dd1, dd2:設計功率pc=KAp=1.22.2=2.64Kw n0=940r/min
T0=21.762N.m
p1=2.035Kw
n1=376r/min
T1=51.687N.m
p2=1.954Kw
n2=136.926 r/min
T2=136.283 N.m
p3=1.876Kw
n3=67.319 r/min
T3=266.133N.m

p4=1.839 Kw
n4=67.319r/min
T4=260.884 N.m

小帶輪轉速n1= n0=940 r/min
選取A型V帶 取dd1=118mm
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376) 118=295mm
取標准值dd2=315mm
實際傳動i=dd1/ dd2=315/118=2.669
所以n2= n1/i=940/2.669=352.192r/min(誤差為6.3%>5%)
重取 dd1=125mm,
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376)125=312.5mm
取標准值dd2=315mm
實際傳動比i= dd1/ dd2=315/125=2.52
n2= n1/i=940/2.52=373.016
(誤差為8% 允許)
所選V帶帶速v=πdd1 n1/(601000)=3.14
125940/(601000)=6.152m/s
在5 ~25m/s之間 所選V帶符合
(2)確定中心距
①初定a0 :0.7(dd1 +dd2)≤a0≤ 2(dd1 +dd2)

308≤a0≤880 取a0=550mm
②Lc=2 a0+(π/2)( dd1 +dd2)+( dd2 -dd1)²/4 a0
=2550+(3.14/2) (315+125)+(315-125)²/4550=1807.559
③取標准值:Ld=1800mm
④中心距:a=a0+ (Ld­Lc)/2=550+(1800-1807.559)/2

計算內容 計算結果
=546.221mm
取a=547mm,a的調整范圍為:
amax=a+0.03 Ld=601mm
amin=a-0.015Ld=520mm

(2)驗算包角:
α≈180°-(dd2-dd1) 60° /a=180°-(315-125) 60°/547=159°>120°，符合要求。
(3)確定根數:z≥pc/p0』
p0』=Kα(p0+Δp1+Δp2)
Kα=1.25(1- )=0.948
對於A型帶:c1=3.7810-4,c2=9.8110-3,
c3=9.610-15,c4=4.6510-5
L0=1700mm
ω1= = =98.437rad/s
p0= dd1ω1[c1- - c3 (dd1ω1)²- c4lg(dd1ω1)]
=12598.437[3.7810-4- -9.6
10-15 (12598.437)²- 4.6510-5
lg(12598.437)]=1.327
Δp1= c4dd1ω1 =0.148
Δp2=c4dd1ω1 =0.0142
p0』=0.948 (1.327+0.149+0.0142)=1.413 Kw

確定根數：z≥ ≤Zmax
z= = 取z=2
（4）確定初拉力F0
F0=500 =500×
=175.633KN
（5）帶對軸的壓力Q
Q=2 F0zsin =2 =690.768KN
（二）減速器以內的零件的設計計算
1．齒輪傳動設計
（1）高速級用斜齒輪
① 選擇材料
小齒輪選用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度250~280HBS大齒輪選用ZG340~ 640，正火處理，齒面硬度170 ~ 220HBS
應力循環次數N：
N1=60n1jLh=60×376×（9×300×16）=9.74×108
N2= N1/i1=9.74×108 ÷2.746=3.549×108
查文獻[2]圖5-17得：ZN1=1.02 Z N2=1.11（允許有一點蝕）
由文獻[2]式（5-29）得：ZX1 = ZX2=1.0，取SHmin=1.0，Zw=1.0，ZLVR=0.92
按齒面硬度250HBS和170HBS由文獻[2]圖（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=450 Mpa
許用接觸應力[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=647.496 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=459.540 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以計算中取[σH]= [σH]2 =459.540 Mpa
②按接觸強度確定中心距
初定螺旋角β=12° Zβ= =0.989
初取KtZεt2=1.12 由文獻[2]表5-5得ZE=188.9 ，減速傳動u=i1 =2.746，取Φa=0.4
端面壓力角αt=arctan(tanαn/cosβ)=arctan（tan20°/cos12°）=20.4103°
基圓螺旋角βb= arctan(tanβ×cosαt)= arctan(tan12°×cos20.4103°)=11.2665°
ZH= = =2.450
計算中心距a:

計算內容 計算結果
a≥
=
=111.178mm
取中心距 a=112mm
估算模數mn=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×=
0.784~2.24
取標准模數mn=2
小齒輪齒數

實際傳動比： 傳動比誤差 在允許范圍之內
修正螺旋角β=
10°50′39〃
與初選β=12°相近，Zβ，ZH可不修正。
齒輪分度圓直徑

圓周速度
由文獻[2]表5-6 取齒輪精度為8級
③驗算齒面接觸疲勞強度
按電機驅動，載荷平穩，由文獻[2]表5-3 取 KA=1.25
由文獻[2]圖5-4（b），按8級精度和
取KV=1.023
齒寬 ，取標准b=45mm
由文獻[2]圖5-7（a）按b/d1=45/61.091=0.737,取Kβ=1.051
由文獻[2]表5-4，Kα=1.2
載荷系數K= KAKVKβKα=
計算重合度：
齒頂圓直徑
端面壓力角：
齒輪基圓直徑： mm
mm
端面齒頂壓力角：

高速級斜齒輪主要參數：
mn=2
z1=30, z2=80
β=
10°50′39〃
mt= mn/cosβ=2.036mm
d1=61.091mm
d2=162.909mm
da1=65.091mm
da2=166.909mm
df1= d1-2(ha*+ c*) mn=56.091mm
df2= d2-2(ha*+ c*) mn=157.909mm
中心距a=1/2(d1+d2)=112mm
齒寬b2=b=
45mm
b1= b2+(5~10)=50mm

計算內容 計算結果

齒面接觸應力
安全
④驗算齒根彎曲疲勞強度
由文獻[2]圖5-18（b）得：
由文獻[2]圖5-19得：
由文獻[2]式5-23：
取
計算許用彎曲應力：

計算內容

計算結果

由文獻[2]圖5-14得：
由文獻[2]圖5-15得：
由文獻[2]式5-47得計算

由式5-48： 計算齒根彎曲應力：

均安全。
⑵低速級直齒輪的設計
①選擇材料
小齒輪材料選用40Cr鋼，齒面硬度250—280HBS,大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，齒面硬度162—185HBS
計算應力循環次數N：同高速級斜齒輪的計算 N1=60 n1jL h=1.748×108
N2= N1/i1=0.858×108
計算內容

計算結果
查文獻[2]圖5-17得：ZN1=1.12 Z N2=1.14
按齒面硬度250HBS和162HBS由文獻[2]圖（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=440 Mpa
由文獻[2]式5-28計算許用接觸應力：
[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=710.976 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=461.472 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以取[σH]= [σH]2 =461.472 Mpa
②按接觸強度確定中心距
小輪轉距T1=136.283N.m=136283N.m
初取KtZεt2=1.1 由文獻[2]表5-5得ZE=188.9 ，減速傳動u=i23=2.034，取Φa=0.35

計算中心距a: a≥
=145.294mm
取中心距 a=150mm估算模數m=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×150=
1．05~3
取標准模數m=2
小齒輪齒數

齒輪分度圓直徑

齒輪齒頂圓直徑：

齒輪基圓直徑： mm
mm
圓周速度
由文獻[2]表5-6 取齒輪精度為8級
按電機驅動，載荷平穩，而工作機載荷微振，由文獻[2]表5-3 取 KA=1.25
按8級精度和 取KV=1.02
齒寬 b= ,取標准b=53mm
由文獻[2]圖5-7（a）按b/d1=53/100=0.53,取Kβ=1.03
由文獻[2]表5-4，Kα=1.1
載荷系數K= KAKVKβKα=
計算端面重合度：

安全。
③校核齒根彎曲疲勞強度
按z1=50, z2=100,由文獻[2]圖5-14得YFa1=2.36 ,YFa2=2.22
由文獻[2]圖5-15得YSa1= 1.71，YSa2=1.80。
Yε=0.25+0.75/ εα=0.25+0.75/1.804=0.666
由文獻[2]圖5-18（b），σFlim1=290Mp, σFlim2=152Mp
由文獻[2]圖5-19，YN1= YN2=1.0,因為m=4〈5mm，YX1= YX2=1.0。
取YST=2.0，SFmin=1.4。
計算許用彎曲應力：
[σF1]= σFlim1YST YN1 YX1/SFmin=414Mp
[σF2]= σFlim2YST YN2 YX2/SFmin=217Mp
計算齒根彎曲應力：
σF1=2KT1YFa1YSa1Yε/bd1m=2×1.445×136283×2.36×1.71×0.666/53×100×2=99.866Mp〈[σF1]
σF2=σF1 YFa2YSa2/ YFa1YSa1=98.866Mp〈[σF2]
均安全。
五．軸的結構設計和軸承的選擇
a1=112mm, a2=150mm,
bh2=45mm, bh1= bh2+(5~10)=50mm
bl2=53mm, bl1= bl2+(5~10)=60mm
(h----高速軸，l----低速軸)
考慮相鄰齒輪沿軸向不發生干涉，計入尺寸s=10mm，考慮齒輪與箱體內壁沿軸向不發生干涉，計入尺寸k=10mm，為保證滾動軸承放入箱體軸承座孔內，計入尺寸c=5mm，初取軸承寬度分別為n1=20mm,n2=22，n3=22mm，3根軸的支撐跨距分別為：
計算內容

低速級直齒輪主要參數：
m=2
z1=50, z1=50 z2=100
u=2.034
d1=100mm
d2=200mm
da1=104mm
da2=204mm
df1=
d1-2(ha*+ c*) m=95mm
df2=
d2-2(ha*+ c*) m=195mm
a=1/2(d2+ d1)=150mm
齒寬b2 =b=53mm
b1=b2+
(5~10)=60mm

計算結果
l1=2(c+k)+bh1+s+bl1+n1=2×(5+10)+50+10+60+20=170mm
l2=2(c+k)+bh1+s+bl1+n2=2×(5+10)+50+10+60+20=

172mm
l3=2(c+k)+bh1+s+bl1+n3=2×(5+10)+50+10+60+20=172mm
(2)高速軸的設計：
①選擇軸的材料及熱處理
由於高速軸小齒輪直徑較小，所以採用齒輪軸，選用40r鋼，
②軸的受力分析：
如圖1軸的受力分析：

lAB=l1=170mm,
lAC=n1/2+c+k+bh1/2=20/2+5+10+50/2=50mm
lBC= lAB- lAC=170-50=120mm
(a) 計算齒輪嚙合力：
Ft1=2000T1/d1=2000×51.687/61.091=162.131N
Fr1=Ft1tanαn/cosβ1692.13×tan20°/cos10.8441°=627.083N
Fa1= Ft1tanβ×tan10.8441°=324.141N
(b) 求水平面內支承反力，軸在水平面內和垂直面的受力簡圖如下圖：

RAx= Ft1 lBC/ lAB=1692.131×120/170=1194.445N
RBx= Ft1-RAx=1692.131-1194.445=497.686N
RAy=(Fr1lBC+Fa1d1/2)/lAB=(627.083×120+324.141×
61.091/2)/170=500.888N
RBy= Fr1-RAy=627.083-500.888=126.195N
(c) 支承反力

彎矩MA= MB=0，MC1= RA lAC=64760.85N.mm
MC2= RB lBC=61612.32N.mm
轉矩T= Ft1 d1/2=51686.987N.mm
計算內容

計算結果

d≥ ③軸的結構設計
按經驗公式，減速器輸入端軸徑A0 由文獻[2]表8-2，取A0=100
則d≥100 ，由於外伸端軸開一鍵槽，
d=17.557（1+5%）=18.435取d=20mm，由於da1<2d,用齒輪軸，根據軸上零件的布置、安裝和定位的需要，初定軸段直徑和長度，其中軸頸、軸的結構尺寸應與軸上相關零件的結構尺寸聯系起來考慮。
初定軸的結構尺寸如下圖：

高速軸上軸承選擇：選擇軸承30205 GB/T297-94。
（2）中間軸（2軸）的設計：
①選擇軸的材料及熱處理
選用45號綱調質處理。
②軸的受力分析：
如下圖軸的受力分析：

計算內容

計算結果

lAB=l2=172mm,
lAC=n2/2+c+k+bh1/2=22/2+5+10+50/2=51mm
lBC= lAB- lAC=172-51=121mm
lBD=n2/2+c+k+bl1/2=22/2+5+10+60/2=56mm
(a) 計算齒輪嚙合力：
Ft2=2000T2/d2=2000×136.283/162.909=1673.118N
Fr2=Ft2tanαn/cosβ=1673.118×tan20°/cos10.8441°=620.037N
Fa2=Ft2tanβ=1673.118×tan10.8441°=320.499N
Ft3=2000T2/d3=2000×136.283/100=2725.660N
Fr3=Ft3tanα=2725.660×tan20°=992.059N
(b)求水平面內和垂直面內的支反力
RAx=(Ft2lBC+Ft3lBD )/lAB=(1673.118×121+2725.660×56)/172=2064.443N
RBx=Ft2+Ft3-RAX=1673.118+2725.660-2064.443=2334.35N
RAY=(Fa2d2/2-Fr2lBC+Fr3lBD)/lAB=(320.449×162.909/2-620.037×121+992.059×56)=190.336N
RBY=Fr3-Fr2-RAY=992.059-620.037-190.336=
計算內容

計算結果
181.656N
RA=2073.191N, RB=2341.392N
③軸的結構設計
按經驗公式, d≥A0 由文獻[2]表8-2，取A0=110
則d≥110 ，取開鍵槽處d=35mm
根據軸上零件的布置、安裝和定位的需要，初定軸段直徑和長度，其中軸頸、軸的結構尺寸應與軸上相關零件的結構尺寸聯系起來考慮。
初定軸的結構尺寸如下圖：

中間軸上軸承選擇：選擇軸承6206 GB/T276-94。
（3）低速軸（3軸）的設計：
①選擇軸的材料及熱處理
選用45號綱調質處理。
②軸的受力分析：
如下圖軸的受力分析：

計算內容

計算結果

初估軸徑：
d≥A0 =110
聯接聯軸器的軸端有一鍵槽，dmin=33.5（1+3%）=34.351mm，取標准d=35mm
軸上危險截面軸徑計算：d=（0.3~0.4）a=（0.3~0.4）×150=45~60mm 最小值dmin =45×（1+3%）=46.35mm，取標准
計算內容 計算結果
50mm
初選6207GB/T276-94軸承，其內徑，外徑，寬度為40×80×18
軸上各軸徑及長度初步安排如下圖：

③低速級軸及軸上軸承的強度校核
a、 低速級軸的強度校核
①按彎扭合成強度校核：
轉矩按脈動循環變化，α≈0.6
Mca1= Mc=106962.324N.mm
Mca2=
Mca3=αT=159679.800N.mm
計算彎矩圖如下圖：

計算內容

計算結果

Ⅱ剖面直徑最小，而計算彎矩較大，Ⅷ剖面計算彎矩最大，所以校核Ⅱ，Ⅷ剖面。
Ⅱ剖面:σca= Mca3/W=159679.8/0.1×35³=37.243Mp
Ⅷ剖面：σca= Mca2/W=192194.114/0.1×50³=15.376Mp
對於45號綱，σB=637Mp，查文獻[2]表8-3得
[σb] -1=59
Mp，σca<[σb] -1,安全。
②精確校核低速軸的疲勞強度
a、 判斷危險截面：
各個剖面均有可能有危險剖面。其中，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ剖面為過度圓角引起應力集中，只算Ⅱ剖面即可。Ⅰ剖面與Ⅱ剖面比較，只是應力集中影響不同，可取應力集中系數較大者進行驗算。Ⅸ--Ⅹ面比較，它們直徑均相同，Ⅸ與Ⅹ剖面計算彎矩值小，Ⅷ剖面雖然計算彎矩值最大，但應力集中影響較小（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），所以Ⅵ與Ⅶ剖面危險，Ⅵ與Ⅶ剖面的距離較接近（可取5mm左右），承載情況也很接近，可取應力集中系數較大值進行驗算。
計算內容

計算結果
b.較核Ⅰ、Ⅱ剖面疲勞強度：Ⅰ剖面因鍵槽引
起的應力集中系數由文獻[2]附表1-1查得：kσ=1.76, kτ=1.54
Ⅱ剖面配合按H7/K6，引起的應力集中系數由文獻[2]附表1-1得：kσ=1.97, kτ=1.51。Ⅱ剖面因過渡圓角引起的應力集中系數查文獻[2]附表1-2（用插入法）： （過渡圓角半徑根據D-d由文獻[1]表4.2-13查取） kτ=1.419，故應按過渡圓角引起的應力集中系數驗算Ⅱ剖面
Ⅱ剖面產生的扭應力、應力幅、平均應力為：
τmax =T/ WT=266.133/0.2×35³=31.036Mp,
τa=τm =τmax /2=15.52Mp
絕對尺寸影響系數查文獻[2]附表1-4得：εσ =0.88，ετ =0.81，表面質量系數查文獻[2]附表1-5：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅱ剖面安全系數為：
S=Sτ=
取[S]=1.5~1.8，S>[S] Ⅱ剖面安全。
b、 校核Ⅵ，Ⅶ剖面：
Ⅵ剖面按H7/K6配合，引起的應力集中系數查附表1-1，kσ=1.97, kτ=1.51
Ⅵ剖面因過渡圓角引起的應力集中系數查附表1-2， ，kσ=1.612,kτ=1.43
Ⅶ剖面因鍵槽引起的應力集中系數查文獻[2]附表1-1得：kσ=1.82, kτ=1.62。故應按過渡圓角引起
計算內容

計算結果
的應力集中系數來驗算Ⅵ剖面
MVⅠ=113 RA=922.089×113=104196.057N.mm, TVⅠ=266133N.mm
Ⅵ剖面產生的正應力及其應力幅、平均應力：
σmax= MVⅠ/W=104196.057/0.1×50³=8.336Mp
σa=σmax=8.366 σm=0
Ⅵ剖面產生的扭應力及其應力幅，平均應力為：
τmax =TⅥ/ WT=266133/0.2×50³
絕對尺寸影響系數由文獻[2]附表1-4得：εσ =0.84，ετ
=0.78
表面質量系數由文獻[2]附表1-5查得：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅵ剖面的安全系數：
Sσ =
Sτ=
S=
取[S]= 1.5~1.8，S>[S] Ⅵ剖面安全。
六．各個軸上鍵的選擇及校核
1．高速軸上鍵的選擇：
初選A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm,查文獻[2]表2-10，許用擠壓應力[σp]=110Mp，σp= 滿足要求；

計算內容

高速軸上
選A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm
中間軸
選A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,

計算結果
2．中間軸鍵的選擇：
A處：初選A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm, [σp]=110Mp
σp= 滿足要求;
B處：初選A型10×45 GB1095-79：
b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,[σp]=110Mp
σp= 滿足要求.
3. 低速軸上鍵的選擇：
a.聯軸器處選A型普通平鍵
初選A型10×50 GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm,查文獻[2]表2-10，許用擠壓應力[σp]=110Mp
σp= 滿足要求.
b. 齒輪處初選A型14×40 GB1096-79：b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm, [σp]=110Mp
σp= 滿足要求.
七．聯軸器的選擇
根據設計題目的要求，減速器只有低速軸上放置一聯軸器。
查表取工作情況系數K=1.25~1.5 取K=1.5
計算轉矩 Tc=KT=1.5×266.133=399.200Mp
選用HL3型聯軸器：J40×84GB5014-85，[T]=630N.m, Tc<[T],n<[n],所選聯軸器合適。
低速軸
聯軸器處選A型10×50GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm
低速軸
齒輪處初選A型14×40GB1096-79：
b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm

選用HL3型聯軸器：J40×84GB5014-85
參考資料：機械課程設計，理論力學

❽ 哪種發明使研製者成功地設計出現代廣泛使用的微型計算機

第一台計算機(ENIAC)於1946年2月,在美國誕生。提出程序存儲的是美國的數學家 馮^諾依曼, 在美國陸軍部的資助下，與1943年開始了ENIAC的研製，1946年完成； 一、機械計算機的誕生 在西歐，由中世紀進入文藝復興時期的社會大變革，極大地促進了自然科學技術的發展，人們長期被神權壓抑的創造力得到了空前的釋放 。而在這些思想創意的火花中 ，製造一台能幫助人進行計算的機器則是最耀眼、最奪目的一朵。從那時起，一個又一個科學家為了實現這一偉大的夢想而不懈努力著。但限於當時的科技水平，多數試驗性的創造都以失敗而告終，這也就昭示了拓荒者的共同命運: 往往在倒下去之前見不到自己努力的成果。而後人在享用這些甜美成果的時候，往往能夠從中品味出汗水與淚水交織的滋味…… 1614 年:蘇格蘭人John Napier(1550 ～1617 年)發表了一篇論文 ，其中提到他發明了一種可以進行四則運算和方根運算的精巧裝置。 1623 年:Wilhelm Schickard(1592 ～1635 年)製作了一個能進行6 位數以內加減法運算，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鍾」。該裝置通過轉動齒輪來進行操作。 1625 年:William Oughtred(1575 ～1660 年)發明計算尺。 1668 年:英國人Samuel Morl(1625 ～1695 年)製作了一個非十進制的加法裝置，適宜計算錢幣。 1671 年:德國數學家Gottfried Leibniz 設計了一架可以進行乘法運算，最終答案長度可達16位的計算工具。 1822 年:英國人Charles Babbage(1792 ～1871 年)設計了差分機和分析機 ，其設計理論非常超前，類似於百年後的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數據的設計被後人所採用。 1834 年:Babbage 設想製造一台通用分析機，在只讀存儲器(穿孔卡片)中存儲程序和數據 。Babbage在以後的時間里繼續他的研究工作，並於1840 年將操作位數提高到了40 位，並基本實現了控制中心(CPU)和存儲程序的設想，而且程序可以根據條件進行跳轉，能在幾秒內做出一般的加法，幾分鍾內做出乘、除法。 1848 年:英國數學家George Boole 創立二進制代數學，提前近一個世紀為現代二進制計算機的發展鋪平了道路。 1890 年:美國人口普查部門希望能得到一台機器幫助提高普查效率。Herman Hollerith (後來他的公司發展成了IBM 公司)借鑒Babbage 的發明，用穿孔卡片存儲數據，並設計了機器。結果僅用6 周就得出了准確的人口統計數據(如果用人工方法，大概要花10 年時間)。 1896 年:Herman Hollerith 創辦了IBM 公司的前身。 二、電子計算機問世 在以機械方式運行的計算器誕生百年之後，隨著電子技術的突飛猛進，計算機開始了真正意義上的由機械向電子時代的過渡，電子器件逐漸演變成為計算機的主體，而機械部件則漸漸處於從屬位置。二者地位發生轉化的時候，計算機也正式開始了由量到質的轉變，由此導致電子計算機正式問世。下面就是這一過渡時期的主要事件: 1906 年:美國人Lee De Forest 發明電子管，為電子計算機的發展奠定了基礎。 1924 年2 月:IBM 公司成立，從此一個具有劃時代意義的公司誕生。 1935 年:IBM 推出IBM 601 機。這是一台能在一秒鍾內算出乘法的穿孔卡片計算機 。這台機器無論在自然科學還是在商業應用上都具有重要的地位，大約製造了1500 台。 1937 年:英國劍橋大學的Alan M.Turing(1912 ～1954 年)出版了他的論文 ，並提出了被後人稱之為「圖靈機」的數學模型。 1937 年:Bell 試驗室的George Stibitz 展示了用繼電器表示二進制的裝置。盡管僅僅是個展示品，但卻是第一台二進制電子計算機。 1940 年1 月:Bell 實驗室的Samuel Williams 和Stibitz 製造成功了一個能進行復雜運算的計算機。該機器大量使用了繼電器，並借鑒了一些電話技術，採用了先進的編碼技術。 1941 年夏季:Atanasoff 和學生Berry 完成了能解線性代數方程的計算機，取名叫「ABC 」(Atanasoff-Berry Computer)，用電容作存儲器 ，用穿孔卡片作輔助存儲器 ，那些孔實際上是「燒」上去的，時鍾頻率是60Hz，完成一次加法運算用時一秒。 1943 年1 月:Mark I 自動順序控制計算機在美國研製成功。整個機器有51 英尺長 、5 噸重 、75萬個零部件。該機使用了3304 個繼電器 ，60 個開關作為機械只讀存儲器 。程序存儲在紙帶上 ，數據可以來自紙帶或卡片閱讀器。Mark I 被用來為美國海軍計算彈道火力表。 1943 年9 月:Williams 和Stibitz 完成了「Relay Interpolator 」，後來命名為「ModelⅡ Re-lay Calculator 」的計算機。這是一台可編程計算機，同樣使用紙帶輸入程序和數據。它運行更可靠，每個數用7 個繼電器表示，可進行浮點運算。 1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)誕生 ，這是第一台真正意義上的數字電子計算機。開始研製於1943 年，完成於1946 年，負責人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，重30 噸，用了18000 個電子管，功率25 千瓦，主要用於計算彈道和氫彈的研製。 三、晶體管計算機的發展 真空管時代的計算機盡管已經步入了現代計算機的范疇，但因其體積大、能耗高、故障多、價格貴，從而制約了它的普及和應用。直到晶體管被發明出來，電子計算機才找到了騰飛的起點。 1947 年:Bell 實驗室的William B.Shockley 、 John Bardeen 和Walter H.Brattain 發明了晶體管，開辟了電子時代新紀元。 1949 年:劍橋大學的Wilkes 和他的小組製成了一台可以存儲程序的計算機，輸入輸出設備仍是紙帶。 1949 年:EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer——電子離散變數自動計算機)——第一台使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在磁帶上存儲程序。這台機器是John von Neumann 提議建造的。 1950 年:日本東京帝國大學的Yoshiro Nakamats 發明了軟磁碟 ，其銷售權由IBM公司獲得 。由此開創了存儲時代的新紀元。 1951 年:Grace Murray Hopper 完成了高級語言編譯器。 1951 年:UNIVAC-1 ——第一台商用計算機系統誕生，設計者是J.Presper Eckert 和JohnMauchly 。被美國人口普查部門用於人口普查，標志著計算機進入了商業應用時代。 1953 年:磁芯存儲器被開發出來。 1954 年:IBM 的John Backus 和他的研究小組開始開發FORTRAN(FORmula TRANslation) ，1957 年完成。這是一種適合科學研究使用的計算機高級語言。 1957 年:IBM 開發成功第一台點陣式列印機。 四、集成電路為現代計算機鋪平道路 盡管晶體管的採用大大縮小了計算機的體積、降低了價格 、減少了故障 ，但離用戶的實際要求仍相距甚遠，而且各行業對計算機也產生了較大的需求，生產性能更強、重量更輕、價格更 低的機器成了當務之急。集成電路的發明解決了這個問題。高集成度不僅使計算機的體積得以減小，也使速度加快、故障減少。從此，人們開始製造革命性的微處理器。 1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司創始人)的領導下，集成電路誕生 ，不久又發明了微處理器。但因為在發明微處理器時借鑒了日本公司的技術，所以日本對其專利不承認，因為日本沒有得到應有的利益。過了30 年，日本才承認，這樣日本公司可以從中得到一部分利潤。但到2001 年，這個專利就失效了。 1959 年:Grace Murray Hopper 開始開發COBOL(COmmon Business-Oriented Language)語言 ，完成於1961 年。 1960 年:ALGOL ——第一個結構化程序設計語言推出。 1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 編程語言。 1963 年:DEC 公司推出第一台小型計算機——PDP-8 。 1964 年:IBM 發布PL/1 編程語言。 1964 年:發布IBM 360 首套系列兼容機。 1964 年:DEC 發布PDB-8 小型計算機。 1965 年:摩爾定律發表，處理器的晶體管數量每18 個月增加一倍，價格下降一半。 1965 年:Lofti Zadeh 創立模糊邏輯，用來處理近似值問題。 1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成BASIC(Beginner 』s All-purpose SymbolicIn-struction Code)語言的開發。特別適合計算機教育和初學者使用，得以廣泛推廣。 1965 年:Douglas Englebart 提出滑鼠器的設想，但沒有進一步研究，直到1983年才被蘋果電腦公司大量採用。 1965 年:第一台超級計算機CD6600 開發成功。 1967 年:Niklaus Wirth 開始開發PASCAL 語言，1971 年完成。 1968 年:Robert Noyce 和他的幾個朋友創辦了Intel 公司。 1968 年:Seymour Paper 和他的研究小組在MIT 開發了LOGO 語言。 1969 年:ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)計劃開始啟動，這是現代Internet 的雛形。 1969 年4 月7 日:第一個網路協議標准RFC 推出。 1970 年:第一塊RAM 晶元由Intel 推出，容量1KB 。 1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 開始開發UNIX 操作系統。 1970 年:Forth 編程語言開發完成。 1970 年:Internet 的雛形ARPANet 基本完成，開始向非軍用部門開放。 1971 年11 月15 日:Marcian E.Hoff 在Intel 公司開發成功第一塊微處理器4004，含2300個晶體管，字長為4 位，時鍾頻率為108KHz，每秒執行6 萬條指令。 1972 年:1972 年以後的計算機習慣上被稱為第四代計算機。基於大規模集成電路及後來的超大規模集成電路。這一時期的計算機功能更強，體積更小。此時人們開始懷疑計算機能否繼續縮小，特別是發熱量問題能否解決。同時，人們開始探討第五代計算機的開發。 1972 年:C 語言開發完成。其主要設計者是UNIX 系統的開發者之一Dennis Ritche。這是一個非常強大的語言，特別受人喜愛。 1972 年:Hewlett-Packard 發明了第一個手持計算器。 1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微處理器。 1972 年:ARPANet 開始走向世界，Internet 革命拉開序幕。 1973 年:街機游戲Pong 發布，得到廣泛歡迎。發明者是Nolan Bushnell(Atari 的創立者)。 1974 年:第一個具有並行計算機體系結構的CLIP-4 推出。 五、當代計算機技術漸入輝煌 在此之前，應該說計算機技術還是主要集中於大型機和小型機領域的發展。隨著超大規模集成電路和微處理器技術的進步，計算機進入尋常百姓家的技術障礙逐漸被突破。特別是在Intel公司發布了其面向個人用戶的微處理器8080 之後，這一浪潮終於洶涌澎湃起來，同時也催生出了一大批信息時代的弄潮兒，如Stephen Jobs(史締芬?喬布斯)、Bill Gates(比爾?蓋茨)等 ，至今他們對整個計算機產業的發展還起著舉足輕重的作用。在此時段，互聯網技術和多媒體技術也得到了空前的應用與發展，計算機真正開始改變我們的生活。 1974 年4 月1 日:Intel 發布其8 位微處理器晶元8080 。 1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 完成了第一個在MIT(麻省理工學院)的Altair 計算機上運行的BASIC 程序。 1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 創辦Microsoft 公司(現已成為全球最大、最成功的軟體公司)。3 年後就收入50 萬美元，員工增加到15 人。1992 年達28 億美元，1 萬名雇員。1981年Microsoft為IBM 的PC 機開發操作系統，從此奠定了在計算機軟體領域的領導地位。 1976 年:Stephen Wozinak 和Stephen Jobs 創辦蘋果計算機公司，並推出其Apple Ⅰ計算機。 1978 年6 月8 日:Intel 發布其16 位微處理器8086 。1979 年6 月又推出准16 位的8088 來 滿足市場對低價處理器的需要，並被IBM 的第一代PC 機所採用。該處理器的時鍾頻率為4.77MHz 、8MHz和10MHz，大約有300 條指令，集成了29000 個晶體管。 1979 年:低密軟磁碟誕生。 1979 年:IBM 公司眼看個人計算機市場被蘋果等電腦公司佔有，決定開發自己的個人計算機 。為了盡快推出自己的產品，IBM 將大量工作交給第三方來完成(其中微軟公司就承擔了操作系統的開發工作 ，這同時也為微軟後來的崛起奠定了基礎)，於1981 年8 月12 日推出了IBM- PC 。 1980 年:「只要有1 兆內存就足夠DOS 盡情表演了」，微軟公司開發DOS 初期時說 。今天來聽這句話有何感想呢？ 1981 年:Xerox 開始致力於圖形用戶界面、圖標、菜單和定位設備(如滑鼠)的研製 。結果研究成果為蘋果所借鑒，而蘋果電腦公司後來又指控微軟剽竊了他們的設計，開發了Windows 系列軟體。 1981 年8 月12 日:MS-DOS 1.0 和PC-DOS 1.0 發布。Microsoft 受IBM 的委託開發DOS 操作系統，他們從Tim Paterson 那裡購買了一個叫86-DOS 的程序並加以改進。由IBM 銷售的版本叫PC-DOS，由Microsoft 銷售的叫MS-DOS 。Microsoft 與IBM 的合作一直到1991 年的DOS 5.0 為止。最初的DOS 1.0非常簡陋，每張盤上只有一個根目錄，不支持子目錄，直到1983 年3 月的2.0 版才有所改觀。MS-DOS在1995 年以前一直是與IBM-PC 兼容的操作系統，Windows 95 推出並迅速佔領市場之後，其最後一個版本命名為DOS 7.0 。 1982 年:基於TCP/IP 協議的Internet 初具規模。 1982 年2 月:80286 發布，時鍾頻率提高到20MHz 、增加了保護模式、可訪問16MB 內存、支持1GB以上的虛擬內存、每秒執行270 萬條指令、集成了13.4 萬個晶體管。 1983 年春季:IBM XT 機發布，增加了10MB 硬碟、128KB 內存、一個軟碟機、單色顯示器、一台列印機、可以增加一個8087 數字協處理器。當時的價格為5000 美元。 1983 年3 月:MS-DOS 2.0 和PC-DOS 2.0 增加了類似UNIX 分層目錄的管理形式。 1984 年:DNS(Domain Name Server)域名伺服器發布，互聯網上有1000 多台主機運行。 1984 年底:Compaq 開始開發IDE 介面，能以更快的速度傳輸數據，並被許多同行採納，後來在此基礎上開發出了性能更好的EIDE 介面。 1985 年:Philips 和SONY 合作推出CD-ROM 驅動器。 1985 年10 月17 日:80386 DX 推出 。時鍾頻率達到33MHz 、可定址1GB 內存 、每秒可執行600萬條指令、集成了275000 個晶體管。 1985 年11 月:Microsoft Windows 發布。該操作系統需要DOS 的支持，類似蘋果機的操作界面 ，以致被蘋果控告，該訴訟到1997 年8 月才終止。 1985 年12 月:MS-DOS 3.2 和PC-DOS 3.2 發布。這是第一個支持3.5 英寸磁碟的系統，但只支持到720KB，3.3 版才支持1.44MB 。 1987 年:Microsoft Windows 2.0 發布。 1988 年:EISA 標准建立。 1989 年:歐洲物理粒子研究所的Tim Berners-Lee 創立World Wide Web 雛形。通過超文本鏈接，新手也可以輕松上網瀏覽。這大大促進了Internet 的發展。 1989 年3 月:EIDE 標准確立，可以支持超過528MB 的硬碟，能達到33.3MB/s 的傳輸速度，並被許多CD-ROM 所採用。 1989 年4 月10 日:80486 DX 發布。該處理器集成了120 萬個晶體管，其後繼型號的時鍾頻率達到100MHz 。 1989 年11 月:Sound Blaster Card(音效卡)發布。 1990 年5 月22 日:微軟發布Windows 3.0，兼容MS-DOS 模式。 1990 年11 月:第一代MPC(多媒體個人電腦標准)發布。該標准要求處理器至少為80286/12MHz(後來增加到80386SX/16MHz)及一個光碟機，至少150KB/sec 的傳輸率。 1991 年:ISA 標准發布。 1991 年6 月:MS-DOS 5.0 和PC-DOS 5.0 發布。為了促進OS/2 的發展，Bill Gates 說DOS5.0 是 DOS 終結者，今後將不再花精力於此。該版本突破了640KB 的基本內存限制。這個版本也標志著微軟與IBM 在DOS 上合作的終結。 1992 年:Windows NT 發布，可定址2GB 內存。 1992 年4 月:Windows 3.1 發布。 1993 年:Internet 開始商業化運行。 1993 年:經典游戲Doom 發布。 1993 年3 月22 日:Pentium 發布，該處理器集成了300 多萬個晶體管、早期版本的核心頻率為60 ～66MHz 、每秒鍾執行1 億條指令。 1993 年5 月:MPC 標准2 發布，要求CD-ROM 傳輸率達到300KB/s，在320 ×240 的窗口中每秒播放15 幀圖像。 1994 年3 月7 日:Intel 發布90 ～100MHz Pentium 處理器。 1994 年:Netscape 1.0 瀏覽器發布。 1994 年:著名的即時戰略游戲Command&Conquer(命令與征服)發布。 1995 年3 月27 日:Intel 發布120MHz 的Pentium 處理器。 1995 年6 月1 日:Intel 發布133MHz 的Pentium 處理器。 1995 年8 月23 日:純32 位的多任務操作系統Windows 95 發布。該操作系統大大不同於以前的版本 ，完全脫離MS-DOS，但為照顧用戶習慣還保留了DOS 模式。Windows 95 取得了巨大成功。 1995 年11 月1 日:Pentium Pro 發布，主頻可達200MHz 、每秒可執行4.4 億條指令、集成了550萬個晶體管。 1995 年12 月:Netscape 發布其JavaScript 。 1996 年1 月:Netscape Navigator 2.0 發布。這是第一個支持JavaScript 的瀏覽器。 1996 年1 月4 日:Intel 發布150 ～166MHz 的Pentium 處理器，集成了310 ～330 萬個晶體管。 1996 年:Windows 95 OSR2 發布，修正了部分BUG，擴充了部分功能。 1997 年:Heft Auto 、Quake 2 和Blade Runner 等著名游戲軟體發布，並帶動3D圖形加速卡迅速崛起。 1997 年1 月8 日:Intel 發布Pentium MMX CPU，處理器的游戲和多媒體功能得到增強。 1997 年4 月:IBM 的深藍(Deep Blue)計算機戰勝人類國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。 1997 年5 月7 日:Intel 發布Pentium Ⅱ，增加了更多的指令和Cache 。 1997 年6 月2 日:Intel 發布233MHz Pentium MMX 。 1998 年2 月:Intel 發布333MHz Pentium Ⅱ處理器，採用0.25 μm 工藝製造，在速度提升的同時減少了發熱量。 1998 年6 月25 日:Microsoft 發布Windows 98，一些人企圖肢解微軟，微軟回擊說這會傷害美國的國家利益。 1999 年1 月25 日:Linux Kernel 2.2.0 發布，人們對其寄予厚望。 1999 年2 月22 日：AMD 公司發布K6-3 400MHz 處理器。 1999 年7 月:Pentium Ⅲ發布，最初時鍾頻率在450MHz 以上，匯流排速度在100MHz 以上，採用0.25μm 工藝製造，支持SSE 多媒體指令集，集成有512KB 以上的二級緩存。 1999 年10 月25 日:代號為Coppermine(銅礦)的Pentium Ⅲ處理器發布。採用0.18 μm 工藝製造的Coppermine 晶元內核尺寸進一步縮小，雖然內部集成了256KB 全速On-Die L2 Cache ，內建2800萬個晶體管，但其尺寸卻只有106 平方毫米。 2000 年3 月:Intel 發布代號為「Coppermine 128 」的新一代的Celeron 處理器。新款Celeron 與老Celeron 處理器最顯著的區別就在於採用了與新P Ⅲ處理器相同的Coppermine核心及同樣的FC-PGA封裝方式，同時支持SSE 多媒體擴展指令集。 2000 年4 月27 日:AMD 宣布正式推出Duron 作為其新款廉價處理器的商標，並以此准備在低端向Intel 發起更大的沖擊，同時，面向高端的ThunderBird 也在其後的一個月間發布。 2000 年7 月:AMD 領先Intel 發布了1GHz 的Athlon 處理器，隨後又發布了1.2GMHz Athlon處理器。 2000 年7 月:Intel 發布研發代號為Willamette 的Pentium 4 處理器，管腳為423 或478根，其晶元內部集成了256KB 二級緩存，外頻為400MHz，採用0.18 μm 工藝製造 ，使用SSE2指令集，並整合了散熱器，其主頻從1.4GHz 起步。 2001 年5 月14 日，AMD 發布用於筆記本電腦的Athlon 4 處理器。該處理器採用0.18 微米工藝造，前端匯流排頻率為200MHz，有256KB 二級緩存和128KB 一級緩存。 2001 年5 月21 日 ，VIA 發布C3 出處理器 。該處理器採用 0.15 微米工藝製造(處理器核心僅為2mm 2 )， 包括192KB 全速緩存(128KB 一級緩存、64KB 二級緩存)，並採用Socket370 介面。支持133MHz 前端匯流排頻率和3DNow！、MMX 多媒體指令集。 2001 年8 月15 日，VIA 宣布其兼容DDR 和SDRAM 內存的P4 晶元組P4X266 將大量出貨。該晶元組的內存帶寬達到4GB，是i850 的兩倍。 2001 年8 月27 日，Intel 發布主頻高達2GHz 的P4 處理器。每千片的批發價為562 美元。

❾ 考研中精密儀器設計和機械設計有什麼區別

這兩門課區別不小。精密儀器設計側重於考核儀器設計的相關原理和內容，如阿貝原則，誤差平均原理等等，儀器設計包括光、機、電一體化的內容，光路設計，機械本體設計（這裡面有機械設計的相關內容，如主軸系統設計等，主要側重於精密的工作台、導軌等設計）、微驅動設計、瞄準系統、定位系統、光電轉換的技術等等，二者差別很大。

機械設計是對機械零部件進行的經驗化的設計過程，要容易的多。